金剛石與石墨的關系

匿名用戶 | 2017-05-23 08:25

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  • 同素異形體
    同素異形體,是相同元素組成,不同形態的單質.如碳元素就有金鋼石、石墨、無定形碳等同素異形體.
    同素異形體由于結構不同,彼此間物理性質有差異；但由于是同種元素形成的單質,所以化學性質相似.
    （1）碳的同素異形體有金剛石、石墨和碳60等富勒烯,它們的不同性質是由微觀結構的不同所決定的.
    金剛石呈正四面體空間網狀立體結構,碳原子之間形成共價鍵.當切割或熔化時,需要克服碳原子之間的共價鍵,金剛石是自然界已經知道的物質中硬度最大的材料,它的熔點高.上等無暇的金剛石晶瑩剔透,折光性好,光彩奪目,是人們喜愛的飾品,也是尖端科技不可缺少的重要材料.顆粒較小、質量略為低劣的金剛石常用在普通工業方面,如用于制作儀器儀表軸承等精密元件、機械加工、地質鉆探等.鉆石在磨、鋸、鉆、拋光等加工工藝中,是切割石料、金屬、陶瓷、玻璃等所不可缺少的；用金剛石鉆頭代替普通硬質合金鉆頭,可大大提高鉆進速度,降低成本；鑲嵌鉆石的牙鉆是牙科醫生得心應手的工具；鑲嵌鉆石的眼科手術刀的刀口鋒利光滑,即使用1000倍的顯微鏡也看不到一點缺陷,是摘除眼睛內白內障普遍使用的利器.金剛石在機械、電子、光學、傳熱、軍事、航天航空、醫學和化學領域有著廣泛的應用前景.
    石墨是片層狀結構,層內碳原子排列成平面六邊形,每個碳原子以三個共價鍵與其它碳原子結合,同層中的離域電子可以在整層活動,層間碳原子以分子間作用力（范德華力）相結合.石墨是一種灰黑色、不透明、有金屬光澤的晶體.天然石墨耐高溫,熱膨脹系數小,導熱、導電性好,摩擦系數小.石墨被大量用來做電極、坩堝、電刷、潤滑劑、鉛筆等.具有層狀結構的石墨在適當條件下使某些原子或基團插入層內與C原子結合成石墨層間化合物.這些插入化合物的性質基本上不改變石墨原有的層狀結構,但片層間的距離增加,稱為膨脹石墨,它具有天然石墨不具有的可繞性,回彈性等,可作為一種新型的工程材料,在石油化工、化肥、原子能、電子等領域廣泛應用.（2）碳60 1985年,美國德克薩斯洲羅斯大學的科學家們制造出了第三種形式的單質碳C60,C60是由60個碳原子形成的封閉笼狀分子,形似足球,C60為黑色粉末,易溶于二硫化碳、苯等溶劑中.人們以建筑大師B.富勒的名字命名了這種形式的單質碳,稱為富勒烯（fullarene）.這是因為富勒設計了稱為球狀穹頂的建筑物,而某些富勒烯的結構正好與其十分相似.C60曾又被稱足球烯、巴基球等,它屬于球碳族,這一類物質的分子式可以表示為Cn,n為28到540之間的整數值,有C50、C70、C84、C240等,在這些分子中,碳原子與另外三個碳原子形成兩個單鍵和一個雙鍵,它們實際上是球形共軛烯.富勒烯分子由于其獨特的結構和性質,受到了廣泛的重視.人們發現富勒烯分子笼狀結構具有向外開放的面,而內部卻是空的,這就有可能將其他物質引入到該球體內部,這樣可以顯著地改變富勒烯分子的物理和化學性質.例如化學家已經嘗試著往這些中空的物質中加進各種各樣的金屬,使之具有超導性,已發現C60和某些堿金屬化合得到的超導體其臨界溫度高于近年研究過的各種超導體,科學家預言C540有可能實現室溫超導；也有設想將某些藥物置入C60球體空腔內,成為緩釋型的藥物,進入人體的各個部位.在單分子納米電子器件等方面有著廣泛的應用前景,富勒烯已經廣泛地影響到物理、化學、材料科學、生命及醫藥科學各領域.
    匿名用戶 | 2017-05-23 08:25

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